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高性能混凝土收缩开裂与对策研究(2)

时间:2019-07-30 15:14 编辑:中华沙子网 点击量:

高性能混凝土的水胶比低,水化程度受到制约,故高性能混凝土的化学收缩量会比普通混凝土小。此外,配制高性能混凝土都要掺加足够数量的矿物细掺料;而研究表明,当粉煤灰以一定比例等量取代水泥掺入时,在水化早期因不参与水化并填充空隙而减少收缩,在后期因其活性组分SiO2、Al2O3与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成C-S-H凝胶体而弥补收缩,且二次水化速率缓慢,因而,粉煤灰对控制水泥及混凝土的早期及后期的化学收缩都是很有效的。

2.3干燥收缩

干燥收缩简称干缩,是指混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔中的吸附水而发生的不可逆收缩。

干燥收缩主要发生在表面,且只有混凝土暴露在非饱和空气里时才会产生。干燥收缩可能产生于混凝土构件的某一个表面,也可能产生于混凝土构件的各个表面或构件暴露于空气中的所有表面。干燥收缩有一个相当长的发展过程,2周、3个月、1年龄期的干燥收缩值分别为20年龄期干燥收缩值的14%~34%、40%~80%、66%~85%。

混凝土中的孔隙是由新拌混凝土中填充水空间形成的,新拌混凝土的填充水空间越大,也就是水胶比越大,水化后混凝土的孔隙率越高。高性能混凝土水泥用量大、水灰比低,水化后孔隙率较低,未水化的水泥颗粒多,对水泥浆体的干燥收缩有抑制作用。因此,高性能混凝土的干燥收缩小于普通混凝土的干燥收缩。另外,在高性能混凝土中掺入优质粉煤灰或细度与水泥相当的磨细矿渣,干燥收缩随矿物掺合料掺量(在一定范围内)的增加而减少。

2.4温度收缩

温度收缩主要是由于混凝土内部温度随水泥水化而升高,最后又冷却到环境温度时产生的收缩。水泥的水化热、外界热源及环境温度的变化,是引起温度收缩的主要原因。一般情况下,水泥强度等级越高、水泥用量越大、入模温度越高,则温度收缩越大。

高性能混凝土水灰比小,单位体积混凝土中水泥用量大,在混凝土凝结硬化过程中水泥水化放出的热量多,温升快,混凝土内外温度越悬殊,在混凝土表面容易出现收缩开裂。在绝热状态下,每100kg水泥水化可使混凝土升温10~12℃;高性能混凝土的温升一般可达35~40℃。因此,高性能混凝土较普通混凝土温度收缩大。掺用粉煤灰,尤其是采用大掺量粉煤灰,取代一定量的水泥,使参与水化的水泥减少,放出的水化热量减少,可有效改善温度收缩。

2.5碳化收缩

混凝土由于碳化作用引起的收缩称为碳化收缩。碳化作用是指大气中的二氧化碳在有水份存在的条件下与水泥的水化产物发生化学反应产生碳酸钙和游离水等产物,从而引起水泥石的收缩。

碳化作用在二氧化碳浓度高、干湿交替作用的环境中发展更为显著。高性能混凝土水胶比低,孔隙率小,且呈均匀小孔径分布,有利于减小碳化收缩。

碳化收缩在一般环境中并不作专门考虑,但在特殊环境中和对耐久性要求很高的工程中则应加以考虑。碳化作用的危害在于:碳化作用可使混凝土碱性状态中性化、pH值降低,钢筋的混凝土保护层完全碳化后,在水和氧气能渗入的条件下钢筋会发生锈蚀。

2.6自收缩

混凝土浇筑成型后,随着胶凝材料的水化,在和外界没有水分交换的情况下(即无重量损失),混凝土内部相对湿度降低,使得毛细孔因水分被吸收而变得不饱和,产生了混凝土内部的自干燥。毛细孔周围的水泥石结构承受自真空作用而产生真空向内拉紧力,由此引起的宏观体积减少即为混凝土的自生收缩。见图4。